[发明专利]加载状态下机床精度的检测装置及方法

说明书

本发明提出一种加载状态下机床精度检测装置，包括机床主轴、机床主轴连接架、测量装置、底座连接架以及底座，其中：所述机床主轴连接架连接所述机床主轴和所述测量装置的一端；所述底座连接架连接所述底座和所述测量装置的另一端。在测量时，将底座安装到机床工作台上。底座连接架的旋转中心与机床主轴连接架的旋转中心保持一定距离相对转动，同时测量装置上的压电致动器产生一定频率的负载作用在机床主轴和机床工作台之间，并用LVDT位移传感器测量机床主轴和机床工作台的相对位移，实现机床多自由度空间运动精度的测量。

技术领域

本发明属于机床检测领域，涉及机床动态几何精度的测量，具体涉及加载状态下机床精度的检测装置及方法。

背景技术

随着现代制造业的不断发展，对数控机床的加工精度提出了越来越高的要求，检测的方法也在不断更新。机床的加工精度检测主要集中在机床几何精度的检测，现在普遍采用的方法有激光干涉仪的定位精度检测，球杆仪的动态精度检测等。

利用压电材料的逆压电效应，将压电陶瓷两端施加的电压控制信号转换成机械形变位移和力的输出，满足高精度微位移和高刚性的技术要求。压电叠堆是压电陶瓷片和电极片堆叠而成，以此来获得较大的位移。压电叠堆的控制方式有开环式和闭环式两种，闭环式在压电叠堆上装有提供反馈信号的传感器，具有更高的位移精度，但同时会导致动态的响应变慢。

LVDT位移传感器由铁芯、衔铁、初级线圈、次级线圈组成。初级线圈、次级线圈同心分布在骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状衔铁。当衔铁在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压的输出，其电压的大小取决于位移量的大小。LVDT位移传感器具有响应速度快、高线性度、高分辨率的技术特点。LVDT的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，因此广泛应用于精密材料的冲击挠度或振动测试。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种加载状态下机床精度的检测装置及方法。

根据本发明提供的一种加载状态下机床精度检测装置，包括机床主轴、机床主轴连接架、测量装置、底座连接架以及底座，其中：所述机床主轴连接架连接所述机床主轴和所述测量装置的一端；所述底座连接架连接所述底座和所述测量装置的另一端。

优选地，所述测量装置包括压电致动器、LVDT传感器以及两个环形固定架，其中：所述压电致动器和LVDT传感器同轴设置并在首尾段分别通过两个环形固定架紧固，两个环形固定架分别连接机床主轴连接架和底座连接架；所述LVDT传感器两端分别设置有磁性标准球。

优选地，所述环形固定架包括用于紧固压电致动器和LVDT传感器的环形固定部、延伸部以及突出部，其中，所述延伸部自环形固定部上表面的两个边缘处纵向延伸形成；所述突出部自所述延伸部的外侧面向外延伸；

所述机床主轴连接架和所述底座连接架上分别设置有滑动轴承和圆形凸台，所述滑动轴承与所述突出部相匹配；所述圆形凸台顶端设置有放置标准球的球形凹槽；

所述环形固定架与所述机床主轴连接架转动连接；所述环形固定架与所述底座连接架转动连接。

优选地，所述底座包括夹头、锁紧螺帽、底座主轴以及高精密轴承，其中：所述高精密轴承的轴承内圈安装于底座主轴上的圆形凸台两端，轴承外圈安装在底座的内侧；所述底座主轴能够在底座内转动；底座主轴上端开有锥形凹槽，在锥形凹槽内装有夹头，所述底座连接架中的长杆伸入所述夹头中并通过锁紧螺帽紧固。

优选地，还包括机床工作台，所述底座安装在所述机床工作台上。

优选地，还包括电源模块，所述压电致动器通过电源模块产生负载作用；所述LVDT传感器包括铁芯线圈分离式LVDT传感器，用于测量高频的动态信号。

优选地，还包括刀柄，所述机床主轴连接架的长杆插入所述刀柄上并与刀柄安装在所述机床主轴上。